电力电子技术实验报告(5)

2020-02-21 13:04

图3.13 开关模态4

图3.14 开关模态5

(7)开关模态6

[t5~t6],对应于图3.15,在这段时间里,电源给负载供电。 在t6时刻,Q3关断,变换器开始另一半个周期的工作,其工作情况类似于上述的半个周期。

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图3.15 开关模态6

2、UCC3895 简介

UCC3895 的各引脚功能(引脚排列见图3.16) 。

图3.16 UCC3895引脚排列图

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图3.17 UCC3895 内部功能框图

ADS:自适应延迟时间设置端。其功能是设置输出延迟死区时间的可编程最大与最小值之比。当ADS 脚直接连接到CS 脚时,没有延迟出现。当ADS 接地时,有最大的延迟输出。在这种情况下,CS=0 时的延迟时间是CS=2V(峰值电流门限电平)时的4 倍,ADS 按如下公式改变延迟脚DELAB和DELCD 上的输出电压:

式中VCS 和VADS 单位是伏特。ADS 应限制在0~2.5V 之间,并且它必须小于或者等于CS。DELAB和DELCD引脚也将被箝位在最小值0.5V。

EAOUT:是误差放大器的输出端。它在IC 内部与PWM比较器和空载比较器的同相输入端连接。EAOUT在内部被箝位到一个缓启动的电压。当EAOUT下降到低于500mV 时,空载比较器关闭输出级,而当EAOUT 上升到高于600mV 时,它又让输出级再次开通。

CT:振荡器的定时电容器端。UCC3895的振荡器对CT 充电,其

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充电电流可编程调节。CT上的波形是一个锯齿波,它的峰值电压为2.35V 。振荡周期由下式近似计算:

各变量的单位是:CT用法拉,RT用欧姆,tosc用秒。CT的范围可从100~880pF。请注意大的CT与小的RT组合将引起CT波形下降时间延长。该增加的下降时间将增大同步信号SYNC 的脉宽,从而限制了OUTA、OUTB 和OUTC、OUTD输出脉冲之间的最大相移,因此限制了变换器的最大占空比。

CS:电流传感端。它是电流测量比较器的反相输入端,又是过流比较器和ADS 放大器的同相输入端。电流传感信号用于逐周电流限制(在峰值电流模式控制下),并用于所有情况下的过流保护,带有一个第二级阀值的输出封锁。过流故障时使输出禁止,同时也激活了一个称为“软停止”的周期,其过程十分平缓。

DELAB、DELCD:是互补输出之间的死区调节。其中DELAB调节OUTA与OUTB开关之间的死区时间,DELCD调节OUTC与OUTD之间的死区时间。这个功能使外部同相桥臂的互补输出之间引入死区时间。这个死区时间就是外部谐振开通或关断发生的时刻。对两个半桥电路提供各自的死区,以适应不同的谐振电容器的充电需要。每级的死区时间可按下式来设置:

式中,VDEL用伏特,RDEL用欧姆,tDELAY用纳秒。DELAB 和DELCD 的最大电流约1mA。选择延迟电阻器可限制电流不超过该最大值。当DELAB、DELCD 同时或其中之一接基准电压REF 时,会导致可调节的输出死区为零。为了优化性能,需使这两脚的杂散电容小于10pF。

EAP:误差放大器的同相输入端。 EAN:误差放大器的反相输入端。

GND:除了输出级之外,是IC 所有电路的接地端。

OUTA、OUTB、OUTC、OUTD:这四个是具有100mA 的互补MOS 驱动的输出端,适用于FET 的驱动。OUTA和OUTB 是完全互补的(假定无可调延迟时)。它们工作在接近50%的占空比和一半的振荡频率。OUTA 和OUTB 用于驱动一个半桥电路。OUTC和OUTD 将驱动另一个半桥电路。它们与OUTA和OUTB 具有相同的特性。OUTC 是相对于OUTA 移相,而OUTD 则是相对于OUTB 移相。

PGND:IC输出级的接地端。为了抑制来自开关噪音对模拟电

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路的影响,UCC3895 有两个不同的接地端。PGND 是为大电流输出级设置的接地点。GND 和PGND 两者应在电路板上紧密联结在一起靠近IC。而且因PGND 携带大电流,所以电路板的布线应是低阻抗的。

RAMP:是脉宽调制PWM 比较器的反相输入端。该脚在平均电流模式控制下接收CT脚上电压波形,或者在峰值电流模式下接收电流信号(正的斜率补偿)。在振荡器的死区时间里,IC 内部一只放电晶体管接通RAMP。

RT:振荡器的定时电阻器端。外部电容CT,是一个取决于RT大小的固定电流充电,从而使UCC3895 的振荡器工作。RT中的电流按下式计算:

式中,RT用欧姆,IRT用安培。RT范围为40~120KΩ。软启动充电电流和放电电流由IRT调节。

SS/DISB:软启动或禁止端。该脚组合了这两个独立的功能。 ① 禁止模式:芯片的快速关闭是由如下任一种方法来实现的:在外部迫使SS/DISB低于0.5V;在外部强迫VREF低于4V;VDD降到低于UVLO 欠压锁定门限电平;或者检测到过流故障信号(CS=2.5V)。

在VREF被拉到低于4V或UVLO条件下,SS/DISB经内部一个

MOSFET开关被有效地拉到地电平。如果检测到过流信号,SS/DISB 将灌入一个10×IRT 的电流,直到SS/DISB 低于0.5V。

② 软启动模式:在故障之后或禁止条件过去后,VDD 高于启动门限电平,或者在软停止期间SS/DISB 降到低于0.5V,SS/DISB将转变到软启动模式。该脚输出一个电流IRT。在SS/DISB 脚由用户选择的一只电容器,确定了软启动的时间。另外,可用一只电阻器与电容器并联,以限制SS/DISB 脚的最大电压。注意,在软启动、软停止和禁止条件下,SS/DISB 将有效地箝位EAOUT脚电压,使之近似为SS/DISB 脚的电压。

SYNC:振荡器的同步端。该脚是双向的。当用作输出脚时,SYNC 能作时钟信号,它与芯片内部的时钟脉冲相同。当用作输入脚时,SYNC 将使芯片内部的振荡器无效,并充当它的时钟信号。该双向特性允许多个电源同步。SYNC 信号也将在IC 内部使CT电容器放电,并使接在RAMP脚的滤波电容器放电。

IC内部的SYNC 电路是电平响应型的,它有一个1.9V 的输入端低门限电平,并有一个2.1V的输入端高门限电平。一只小的3.9k 电阻器可接在SYNC与GND之间,以缩小同步脉冲的宽度。

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